Caro energia? Per il riscaldamento affidatevi alle pompe di calore, queste sconosciute

di Achille De Tommaso

Il primo ministro Draghi disse tempo fa che, per far cessare la guerra in Ucraina avremmo dovuto attuare delle dolorose sanzioni verso la Russia; “dolorose” perché queste sanzioni ci avrebbero procurato forti disagi, tra cui la necessità dell’innalzamento della temperatura del condizionatore e l’abbassamento della temperatura del termostato del riscaldamento.

Al di là del considerare questi consigli, come minimo, superficiali e semplicistici, è un dato di fatto che, oltre al rischio non remoto di dover far fronte, questo inverno, a problemi energetici; il tema dell’efficienza dei sistemi di riscaldamento (e condizionamento) è comunque, in ogni caso, importante, e ci rende interessante il tema delle POMPE DI CALORE.

Questo apparato è ritenuto, erroneamente, da molti, più un blando sussidio tecnico, che un reale sistema di riscaldamento primario, in grado di generare un risparmio energetico. Molti infatti pensano che queste pompe non siano altro che stufette elettriche installate in alto sul muro. In realtà non è così: LA POMPA DI CALORE FA MOLTO DI PIU’, PERCHE’ E’ IN GRADO DI ESTRARRE CALORE DAL FREDDO.

Se poi consideriamo che oggi, molto spesso, le pompe di calore sono incluse nei sistemi di condizionamento, e durante l’inverno, possono invertire il loro funzionamento e fornirci calore; potremmo già avere a disposizione un potente strumento di risparmio energetico; magari senza rendercene conto.

Logico chiedersi quindi perché le pompe di calore non siano così diffuse, vista la loro efficienza. La risposta potrebbe essere abbastanza semplice: perché finora il costo del gas era relativamente basso. Ma non è escluso che c’entrino le “manine” delle lobby del gas; chissà.

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Le pompe di calore possono apparentemente sfidare le leggi della termodinamica, perché possono fornire molto più di un'unità di calore per unità di energia elettrica consumata. Questo perché estraggono calore dall'esterno e lo scaricano nell'ambiente interno. L'elettricità viene infatti utilizzata per concentrare e spostare il calore, e non per produrre calore direttamente come fa un radiatore elettrico resistivo o un termoventilatore (quelle che chiamiamo “stufette elettriche”). Inoltre, con il miglioramento dell'efficienza del motore, del compressore e dello scambiatore di calore, queste pompe possono svolgere un lavoro più utile per unità di elettricità consumata. In effetti, la cosa sorprendente delle pompe di calore è che possono fornire fino a 10-15 volte l'energia che consumano.

COME SI PUO’ OTTENERE CALORE DAL "FREDDO"?

Alcuni potrebbero non riuscire a capire come una pompa di calore possa estrarre energia termica dall'aria "fredda". Lord Kelvin ci ha fornito la chiave per questo apparente dilemma, nel 19 ° secolo. Nella materia e nell’aria, infatti, c’è sempre calore, finché la sua temperatura non raggiunga lo zero assoluto, lo “zero Kelvin”, che è meno 273 gradi Celsius. Quindi l'aria o l'acqua, anche quando sono, ad esempio, a 5°C (e quindi molto fredde per il nostro corpo) in realtà contengono molto calore, perché sono 278 gradi sopra lo Zero Assoluto (o 278 gradi Kelvin).

Quindi, anche in climi molto freddi c'è molta energia termica disponibile nel nostro ambiente. Le pompe di calore possono alzare la temperatura dell’ambiente concentrando questa energia e spostandola dall’esterno verso l’interno dell’abitazione.

LE POMPE DI CALORE POSSONO ANCHE ESTRARRE CALORE DAL TERRENO

Queste sono le pompe di calore definite “geotermiche”, che trasferiscono il calore dal terreno che è all'esterno della casa, al suo interno. Queste sono più costose da installare, ma sono in genere più efficienti e hanno un costo operativo inferiore a causa della costanza della temperatura del suolo durante tutto l'anno. Con un concetto similare funzionano anche quelle che estraggono calore da acqua circostante.

LE POMPE DI CALORE IN EUROPA

Nel piano REPowerEU , la UE mira a raddoppiare l'installazione annuale di pompe di calore; fino a dieci milioni di unità installate nell'UE nei prossimi cinque anni. Ciò farebbe, a loro parere, risparmiare all'Europa 12 miliardi di metri cubi dei 155 miliardi di metri cubi di gas che l'UE importa dalla Russia ogni anno. Nella sua strategia di integrazione del settore energetico del 2020, la Commissione europea ha affermato di aspettarsi un'accelerazione nell'elettrificazione dell'economia, con settori di uso finale come i trasporti e gli edifici che passeranno in modo massiccio all'elettricità a basso costo prodotta dall'energia eolica e solare. "Negli edifici, l'elettrificazione dovrebbe svolgere un ruolo centrale", ha affermato la Commissione, "in particolare attraverso il lancio di progetti con pompe di calore per il riscaldamento e il raffreddamento degli ambienti", che si mira a far rappresentare il 40% delle soluzioni di riscaldamento in tutte le abitazioni residenziali e il 65 % di tutti gli edifici commerciali entro il 2030.

L'ostacolo più importante, per la convenienza, afferma l'esecutivo dell'UE, potrebbe essere il livello più elevato delle tasse applicate all'elettricità rispetto ai combustibili per riscaldamento come petrolio, gas e carbone.

Le pompe di calore possono essere implementate su larga scala in Europa senza compromettere la stabilità della rete, consentendo una maggiore integrazione delle fonti di energia rinnovabile e migliorando l'efficienza energetica negli edifici, secondo gli amministratori delegati dei principali gruppi energetici, tra cui la spagnola Iberdrola, l'italiana Enel e la francese EDF. E’ stimato infatti che l’attuale rete elettrica europea potrebbe ben reggere almeno 50 milioni di pompe (1) di calore senza necessità di essere sensibilmente potenziata.

LE POMPE DI CALORE NEGLI USA (alcuni esempi)

Il Piano d'azione per il clima 2020 del Maine ha fissato l'obiettivo di 245.000 case (48% del patrimonio immobiliare) con pompe di calore installate entro il 2030.

Il comitato consultivo per l'implementazione del Global Warming Solutions Act (GWSA) dello stato del Massachusetts ha recentemente raccomandato l'obiettivo di convertire un milione di case (40% del patrimonio immobiliare) in pompe di calore entro il 2030.

La Roadmap 2020 per la riduzione dell'inquinamento da gas serra del Colorado mira a una quota di mercato del 60% per le pompe di calore entro il 2030 e suggerisce che 200.000 case (il 12% del patrimonio immobiliare) potrebbero essere convertite entro quel momento.

IMPENNATA DELLA DOMANDA DI POMPE DI CALORE

C’è una forte impennata della domanda di pompe di calore, ma essa sta però evidenziando una serie di strozzature produttive, limiti infrastrutturali, inadeguatezze del costruito e impreparazioni professionali che limitano la capacità di crescita del settore.

Fra gli impedimenti maggiori, la scarsità di materie prime necessarie alla manifattura e la carenza di manodopera qualificata e di progettualità specifica per le installazioni. Infatti, mentre l’installazione di una caldaia a gas non presenta criticità, quella delle pompe di calore richiede una taratura particolarmente complessa.

DOVE FUNZIONANO MEGLIO LE POMPE DI CALORE?

La capacità di una pompa di calore dipende dalla differenza di temperatura tra esterno e interno all’abitazione. Detto ciò, I climi freddi stanno assistendo a una rinascita dell'attenzione sulle pompe di calore, grazie ai progressi tecnologici che hanno finalmente consentito alle pompe di calore di funzionare a basse temperature. La caratteristica chiave che consente queste prestazioni è un progresso nella tecnologia dei compressori azionati da inverter a velocità variabile, che non era disponibile nelle offerte tradizionali solo 10 anni fa.

I prodotti leader sono ora in grado di funzionare ben al di sotto dei -20 gradi Celsius e di funzionare con un'efficienza più che doppia rispetto ai sistemi a resistenza o a gas a temperature sotto lo zero. Queste non sono solo affermazioni del produttore: le pompe di calore sono state testate sul campo con successo in Minnesota (che ha alcuni degli inverni più freddi negli Stati Uniti continentali) e fino al Circolo Polare Artico! Altri progressi nei controlli delle pompe di calore hanno consentito un'integrazione più perfetta dei sistemi di resistenza elettrica di backup, che possono fornire un ulteriore livello di sicurezza in climi estremamente freddi.

Le pompe di calore geotermiche (dette anche sistemi geotermici) rappresentano comunque da tempo il “gold standard” per i sistemi di riscaldamento a zero emissioni di carbonio nei climi freddi; considerando anche l’assenza di pericolo di congelamento delle tubature portanti acqua, che esiste nei riscaldamenti a combustibile.

E’ ovvio, comunque, come le pompe di calore siano più efficienti nei climi più miti, dove la temperatura in genere non scende sotto lo zero (anche se sono molto diffuse nel nord Europa (2)). Nelle regioni più fredde, possono comunque, come spiegherò dopo, anche essere combinate con sistemi di riscaldamento tradizionali, a gas o gasolio, per un riscaldamento efficiente dal punto di vista energetico, in tutti i giorni. Quando la temperatura esterna scende troppo in basso per consentire alla pompa di calore di funzionare in modo efficace, il sistema utilizzerà, a questo punto, la caldaia a combustibile per generare calore. Questo tipo di impianto è chiamato sistema a doppia alimentazione: è molto efficiente dal punto di vista energetico ed economico. E vi do la mia esperienza diretta.

LA MIA ESPERIENZA

Nella mia abitazione, ristrutturata venti anni fa, feci installare una caldaia a gas, per riscaldamento e acqua calda; ed un impianto di condizionamento.

Quando vennero i tecnici progettisti dell’impianto di condizionamento, mi chiesero se desiderassi un impianto che comprendesse anche pompe di calore. Risposi di sì, giustificando la mia richiesta col fatto che sono freddoloso e che, in caso di guasto alla caldaia a gas, avrei comunque avuto “una sorta” di riscaldamento di back-up dalle pompe di calore. I tecnici mi dissero che la mia convinzione era errata, infatti, a loro parere, dovevo usare le pompe di calore come fonte di riscaldamento primario, e ricorrere al riscaldamento a gas solo in caso di temperatura esterna molto fredda.

Così feci, e guadagnai parecchio in risparmio energetico. In pratica misi su tutti i radiatori alimentati dalla caldaia dei termostati a manopola, che regolo a 20 gradi. Il riscaldamento è fissato per “default” sulle pompe di calore; i radiatori dell’impianto a gas entrano in funzione solo quando le pompe di calore non ce la fanno a garantire i 20 gradi; e vi garantisco che questa situazione, comunque, si verifica raramente, infatti ho verificato che la pompa mi garantisce i 20 gradi fino a che la temperatura esterna si mantiene sopra i 7 gradi C. L’abitazione è a Milano.

QUANTO COSTA INSTALLARE UNA POMPA DI CALORE?

Le pompe di calore aria-aria sono quelle che costano meno, poiché non prevedono l’installazione di nessun macchinario aggiuntivo. I moderni condizionatori in grado anche di riscaldare l'aria in inverno sono appunto delle pompe di calore aria-aria. Quelle ad aria-acqua, invece, richiedono il posizionamento di un boiler, per l'accumulo dell'acqua calda, e quelle acqua-acqua la costruzione di un pozzo.

Nel primo caso, il costo si aggira intorno ai 300 € al kW e può arrivare a 800 € nel caso di situazioni particolari, in cui è complicata l’installazione dell’impianto. Per le pompe di calore aria-acqua, la fascia di prezzo varia dai 300 ai 900 € al kW (fino a un massimo di 1700 € al kW). Per l’impianto acqua-acqua il costo sale esponenzialmente per via dei maggiori costi dei lavori per l'installazione.

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FONTI E RIFERIMENTI:

MELBOURNE ENERGY INSTITUTE https://energy.unimelb.edu.au/__data/assets/pdf_file/0007/1993309/switching-off-gas-an-examination-of-declining-gas-demand-in-eastern-australia.pdf

RMI

https://rmi.org/heat-pumps-a-practical-solution-for-cold-climates/

CANALE ENERGIA

https://www.canaleenergia.com/rubriche/think-tech/pompe-di-calore-nel-2019-record-di-vendite/

LUCEGAS.IT

https://luce-gas.it/guida/efficienza-energetica/pompe-di-calore

QUALENERGIA

https://www.qualenergia.it/articoli/ostacoli-diffusione-pompe-calore/

Ultimo aggiornamento:02/08/2022 10:40:07